загрузка...

ПОУРОЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ ПО ФИЗИКЕ 7 класс

Работа и мощность. Энергия

Урок 55. Механическая работа

Цели урока: познакомиться с работой как новой физической величиной и выяснить ее физический смысл.

Ход урока

I. Анализ контрольной работы

II. Повторение материала по теме «Силы в природе»

— Что такое сила?

— Какую силу называют силой тяжести?

— Как направлена сила тяжести?

— Когда возникает сила тяжести?

— Чем отличается вес тела от силы тяжести?

— Какую силу называют силой трения?

III. Изучение нового материала

Исторически термин работа ввел французский ученый Ж. Понселе. Для него работа, как понятие, была связана с деятельностью человека.

В физике работа обозначается буквой А.

Для расчета механической работы Ж. Понселе предложил специальные правила.

Пусть тело под действием постоянной силы F переместилось на расстояние S. Тогда возможны варианты в расчете механической работы.

1. Если направление движения силы совпадает с направлением действия силы F, то сила совершает положительную работу, которая равна:

А = FS (1)

2. Если направление движения тела противоположно направлению силы, то данная сила совершает отрицательную работу, которая равна:

A = - FS (2)

Отрицательную работу обычно совершают силы трения и сопротивления.

3. Если под действием силы тело не перемешается, т. е. S = 0, работа силы также равна нулю.

A = 0 (3).

Анализируя выражения (1), (2), (3), можно сказать, что для выполнения механической работы необходимо одновременное выполнение двух условий:

1. На тело должна действовать сила F.

2. Под действием этой силы тело должно перемещаться. Механическая работа в системе СИ измеряется в Джоулях (1 Дж) — в честь английского физика Дж. Джоуля.

1 Дж — работа, которую совершает сила в 1 H, при перемещении тела на 1 м.

image137

Часто применяют кратные и дольные единицы работы:

1 кДж = 1 000 Дж

1 МДж = 1 000 000 Дж

1 мДж = 0,001 Дж

IV. Решение задач

Можно предложить ученикам задачи следующего содержания:

1. При помощи подъемного крана подняли груз массой 2 т на высоту 5 м. Какую работу при этом совершили? Какая сила совершила эту работу?

При решении этой задачи следует обратить внимание на существование двух сил, которые совершают одинаковую по величине работу при равномерном подъеме — это положительная работа силы упругости троса (А = Fуп · S) и отрицательная работа силы тяжести (A = -m · g · S).

2. Какую работу совершает сила тяжести при движении шарика по гладкой горизонтальной опоре?

image138

Решение задач: 673, 677, 678, 679.

Домашнее задание

§ 53; вопросы к параграфу; задачи №№ 662, 670, 675-676.

Урок 56. Мощность

Цели урока: ввести понятие мощности как характеристику скорости выполнения работы.

Оборудование: секундомер.

Демонстрация: определение мощности ученика при подъеме по лестнице.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания. Повторение пройденного

При проверке домашнего задания основное внимание следует уделить правильному пониманию условий, при которых выполняется механическая работа. Контрольными вопросами могут быть вопросы к § 53 учебника, также ответы на качественные задачи 666, 684.

II. Демонстрация опыта по определению мощности

Для проведения демонстрации вызываются два ученика, один из которых работает с секундомером, а второй поднимется на один этаж вверх по лестнице. Значение времени подъема и массы ученика будут использованы в расчете мощности.

III. Изучение нового материала

Переходя к рассмотрению нового материала, следует сказать, что одна и та же работа может быть совершена за разное время. Человек для переноски груза массой 200 кг на расстояние 1 км затратит 2 ч, а автомобиль выполнит это за 1 мин.

Скорость выполнения работы характеризуют мощностью.

Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени. Если, скажем за 4 с было совершена работа в 100 Дж, то за 1 с будет совершена работа в 4 раза меньше, т. е.:

image139

Таким образом, для определения мощности, нужно совершенную работу разделить на время выполнения работы.

image140

Обозначим мощность буквой N, тогда:

image141

где А — работа;

t — время выполнения работы.

Единицей мощности в системе СИ является ватт — в честь Дж. Уатта, который построил первую паровую машину.

1 Вт — мощность, при которой за 1 с совершается работа в 1 Дж.

image142

Внесистемной единицей мощности является также лошадиная сила:

1 л.с. = 736 Вт

Поскольку мощность N = 1 Вт достаточно мала, часто применяют кратные единицы мощности:

1 кВт = 1000 Вт

1 МВт = 1000000 Вт

Мощность является очень важной характеристикой машин и механизмов. Она может иметь самые различные значения. Например, мощность человеческого сердца равна 2,2 Вт, а двигатель ракетоносителя может достичь миллионов киловатт.

Зная мощность и время выполнения работы, можно рассчитать работу:

А = N · t (2)

Попробуем рассчитать мощность ученика.

Например, при массе ученика 50 кг и времени подъема 10 с на высоту 3 м, мощность будет равна:

Может ли человек проявить мощность в целую лошадиную силу? Считается, что мощность человека при нормальных условиях работы составляет около десятой доли лошадиной силы, т. е. равна 70—805/и. Однако в исключительных условиях человек на короткое время проявляет значительно большую мощность. Взбегая поспешно по лестнице, мы совершаем работу больше 80 Вт. Если мы ежесекундно поднимаем свое тело на 6 ступеней, то при весе 70 кг и высоте одной ступени 20 см мы производим работу более 8005 т, т. е. больше 1 л.с.

Лошадь также может доводить свою мощность до десятикратной и большей величины. Совершая, например, в 1 с прыжок на высоту 1 м, лошадь весом 500 кг выполняет работу в 5 кВт, а это отвечает мощности в 6,7 лошадиных сил.

IV. Решение задач

В оставшееся время обсудите коллективно решение нескольких простых задач, например, №№ 699-702.

Домашнее задание

§ 54; вопросы к параграфу; задачи №№ 707, 710—712.

Задачи повышенной трудности:

1. Высота плотины гидроэлектростанции 12 м, мощность водяного потока 3 МВт. Найдите объем воды, падающей с платины за 1 мин. (Ответ: 1 500 м3)

2. Подъемный кран поднял со дна озера стальной слиток массой 3,4 т. Сколько времени длился подъем, если глубина озера 6,1 м, а кран развивал мощность 2 кВт? (Ответ: 1,5 мин)

Экспериментальное задание. Определите работу и мощность, развиваемую вами при подъеме по канату, при подтягивании на перекладине. Для определения работы и мощности воспользуйтесь сантиметровой лентой, часами с секундой стрелкой.






загрузка...
загрузка...